ELM-Adaboost 基于极限学习机的Adaboost的时间序列预测算法,集成学习/增强学习MATLAB程序

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🔥 内容介绍

在时间序列预测领域,机器学习算法的应用日益广泛。其中,极限学习机(ELM)和Adaboost算法都是备受关注的方法。本文将介绍一种基于极限学习机的Adaboost的时间序列预测算法,探讨其原理和应用。

首先,我们来了解一下极限学习机(ELM)算法。ELM是一种单层前馈神经网络,其主要特点是随机初始化输入层与隐藏层之间的连接权重,并通过解析解的方式快速计算输出层的权重。相比于传统的神经网络算法,ELM具有训练速度快、泛化能力强等优点。因此,ELM被广泛应用于时间序列预测领域。

Adaboost算法是一种集成学习算法,通过串行训练多个弱分类器,并根据分类器的准确性动态调整样本权重,最终得到一个强分类器。Adaboost算法的核心思想是通过不断调整样本权重,使得后续的分类器能够更加关注分类错误的样本,从而提高整体的分类准确率。在时间序列预测中,Adaboost算法可以用于组合多个ELM模型,提高预测的准确性。

基于极限学习机的Adaboost的时间序列预测算法的具体步骤如下:

  1. 首先,选择一组合适的输入变量作为时间序列的特征。这些特征可以包括历史观测值、季节性因素、趋势等。通过合理选择特征,可以提高模型的预测能力。

  2. 接下来,使用ELM算法训练多个基本分类器。每个基本分类器都是一个单层前馈神经网络,其中输入层与隐藏层之间的连接权重是随机初始化的。通过解析解的方式,可以快速计算输出层的权重。

  3. 在训练每个基本分类器时,根据Adaboost算法的原理,调整样本的权重。对于分类错误的样本,增加其权重;对于分类正确的样本,减小其权重。这样,后续的分类器将更加关注分类错误的样本,提高整体的分类准确率。

  4. 最后,将所有基本分类器组合起来,得到一个强分类器。可以使用加权投票的方式进行组合,即根据每个基本分类器的准确率给予不同的权重。

通过以上步骤,基于极限学习机的Adaboost的时间序列预测算法可以得到一个准确性更高的预测模型。该算法在时间序列预测领域具有广泛的应用前景。例如,在股票市场中,可以使用该算法对股价进行预测,帮助投资者做出更加明智的决策。

📣 部分代码

%%  清空环境变量warning off             % 关闭报警信息close all               % 关闭开启的图窗clear                   % 清空变量clc                     % 清空命令行%%  导入数据res = xlsread('数据集.xlsx');%%  划分训练集和测试集temp = randperm(357);P_train = res(temp(1: 240), 1: 12)';T_train = res(temp(1: 240), 13)';M = size(P_train, 2);P_test = res(temp(241: end), 1: 12)';T_test = res(temp(241: end), 13)';N = size(P_test, 2);%%  数据归一化[p_train, ps_input] = mapminmax(P_train, 0, 1);p_test  = mapminmax('apply', P_test, ps_input);t_train = ind2vec(T_train);t_test  = ind2vec(T_test );

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 刘聪,张新英.集成极限学习机在手写体数字识别中的应用[J].河南科技, 2016(3):2.

[2] 赵飞.滚动轴承性能退化的累积特征及集成预测模型研究[D].中国石油大学(北京)[2023-10-05].DOI:CNKI:CDMD:2.1019.807934.

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2 机器学习和深度学习方面
卷积神经网络(CNN)、LSTM、支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(KELM)、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN实现风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断
2.图像处理方面
图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知
3 路径规划方面
旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划、天线线性阵列分布优化、车间布局优化
4 无人机应用方面
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5 无线传感器定位及布局方面
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信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化
7 电力系统方面
微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置
8 元胞自动机方面
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9 雷达方面
卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合

内容概要:本文档详细介绍了基于极限学习机ELM)结合自适应提升算法AdaBoost)实现多输入单输出回归预测的项目实例。项目旨在通过融合ELM的快速训练特性和AdaBoost的迭代加权机制,解决多维特征复杂非线性映射、模型训练效率和预测准确性难以兼得的问题。项目涵盖从数据预处理、模型训练、预测推理到部署应用和持续维护的全流程,确保模型具备良好的适应性和鲁棒性。文档还提供了完整的代码实现、GUI设计及应用示范,适用于工业设备性能预测、金融市场趋势分析、环境气象数据预测等多个领域。 适合人群:具备一定编程基础,特别是熟悉Python和机器学习算法的研发人员,以及对回归预测有需求的数据科学家和工程师。 使用场景及目标:①解决多输入数据高维非线性映射的挑战,提升模型训练效率与精度;②增强模型对样本噪声和异常点的鲁棒性;③实现高效且稳定的训练流程,支持大规模数据处理;④提供完整的代码实现和应用示范,促进算法理论与实际应用的结合;⑤推动机器学习在实际工程中的落地,助力智能决策。 阅读建议:此资源不仅包含代码编写实现,更注重内容上的需求分析和方案设计,因此在学习过程中要结合这些内容一起实践,并调试对应的代码。此外,建议重点关注模型架构设计、参数调优及结果解释性与应用集成难题的解决方案,以便更好地理解模型的工作原理及其实际应用价值。
内容概要:本文档详细介绍了基于MATLAB实现的ELM-AdaBoost极限学习机结合Adaboost集成学习时间序列预测项目。项目旨在通过结合ELMAdaBoost,提高时序预测的精度、泛化能力和计算效率,以克服传统方法在处理复杂非线性时序数据时的局限性。文档涵盖了项目背景、目标与意义、挑战及解决方案、特点与创新、应用领域、模型架构、代码实现及可视化界面设计等方面。文中还提供了完整的项目代码示例,包括数据预处理、模型训练、预测评估等环节,并讨论了模型部署、优化及未来改进方向。 适合人群:具备一定编程基础,尤其是熟悉MATLAB和机器学习算法的研发人员,以及对时序数据预测感兴趣的学者和从业者。 使用场景及目标:①解决时序数据预测中的复杂性、过拟合、计算复杂度、缺失数据和实时性要求等问题;②提高时序预测精度,改善模型泛化能力,提升计算效率;③应用于金融市场预测、气象预测、能源消耗预测、交通流量预测和制造业生产调度等领域。 其他说明:此资源不仅提供了详细的理论讲解和技术实现,还包括丰富的代码示例和可视化工具,帮助用户更好地理解和实践ELM-AdaBoost模型的应用。建议读者在学习过程中结合实际案例进行实践,调试代码,并根据具体需求调整模型参数,以达到最佳预测效果。
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